基于Android的地下管线三维可视化关键技术研究

针对基于二维地图的地下管线移动GIS应用难以准确描述地下管线复杂空间关系的缺陷,研究了基于Android实现地下管线三维建模及可视化的关键技术;设计了基于矢量空间数据的地下管线直管构造算法和弯管衔接算法;实现了Android地下管线三维可视化原型系统,以验证算法的可行性。     

一种新的三维地下管线衔接模型算法研究

在城市地下管网中,管线通过管件实现相交、衔接和连通等操作,然而地下管线连接方式种类繁多,管件在面对地下管线复杂多样的连接方式时存在无法完全表达的问题。文中主要研究在三维地下管网建模过程中,管件在不能完全表达管线连接方式时的衔接模型,按衔接管径不同将管线衔接建模分为等径管线衔接建模和异径管线衔接建模两类;提出采用圆管—圆球—圆管的组合进行等径管线衔接建模方法;重点研究异径管线衔接建模,提出一种利用ArcEngine组件对象构建多片圆柱体,圆柱体模拟圆环体,若干首尾相接的渐变径圆环体拟合弯管的算法。研究方法能够高效逼真地构建出等径弯管模型和异径弯管模型,解决了地下管线三维模型衔接处的光滑建模问题。     

一种圆管三通三维建模方法

地下管线是地下空间的重要内容之一,随着全国地下管线普查工作的进行获取了大量管线数据,很多城市开展了三维管线信息系统建设工作,这需要三维管线建模技术的支持。本文结合重庆市三维管线建模工作,特别针对管线三通建模相关文献不多的现状,提出了一种圆管三通建模方法。本方法的核心在于,通过定义圆管三通的旋转中心轴,进而利用旋转中心轴及管段的3个方向,求出管段断面特征点坐标,并基于射线求交得到衔接处的交点坐标,最后构建出管线三通的表面格网。通过实验表明,利用本文方法可以实现不同方向、不同管径的管线三通三维建模,形状合理、效果良好。     

OpenGL三维管线绘制中的坐标变换研究

提出了利用OpenGL的二次曲面绘制函数进行三维管线绘制的基本步骤以及OpenGL三维管线绘制的关键技术,着重对OpenGL三维管线绘制过程中的坐标变换问题进行了探讨,并且用实验对本文提出的理论进行了验证。实验表明,利用OpenGL的二次曲面绘制函数进行三维管线绘制可以高效便捷地实现三维管线的可视化,在实际运用中取得了较好的效果。     

基于Three.js的地下管线三维建模可视化研究

围绕地下管线的三维建模可视化技术进行分析探讨,针对其跨平台性的不足提出一种基于Three.js的三维管线建模可视化方法。其主要思想是:将地下管线抽象成圆柱体,使用WebGL开源框架Three.js针对从后台获取到的二维管线矢量数据进行批量建模可视化。通过实验对研究方法进行了验证,在普通的浏览器渲染三维地下管线,摆脱了插件和本地应用程序的制约,实现了二维图形窗口与三维图形窗口在同一页面中的整合与交互。     

基于ArcObjects的房屋可视化建模

3维地理信息系统是当前GIS领域的研究热点,而3维场景的可视化建模是实现3维地理信息系统的基础。由于专业的建模软件不能完全用于GIS系统,专门的可视化开发工具需要从底层开发,开发难度较大。于是使用组件技术扩展GIS系统的功能是一种实用的方法。本文利用ESR I公司提供的组件库ArcObjects结合V isualBasic 6.0对ArcScene的可视化建模功能进行了扩展,实现了房屋建模。     

基于钻井数据的地质体3维可视化研究

地质体3维可视化是地质工程中急需解决的一个热点问题,利用可视化的结果,可以将地质体的结构特征直观形象地展现在用户面前,使之可以非常直观地、清楚地对地质体进行各种观察和分析。笔者在综合考虑各种建模方法的基础之上,结合本文的建模数据——钻井数据的特点,采用广义三棱柱（Generalizedtri-prism,简称GTP）作为建模的体元对地质体进行3维建模,并对传统的基于钻井数据的3维地质建模的方法做了一些改进,使GTP可以自动地、快速地剖分成四面体,以此来解决由于GTP的侧而不是平面所带来的问题。最后,利用VTK（VisuaIizationToolkit,简称VTK）可视化技术,开发了一个3维地质可视化系统,并利用该系统对本文建模方法的实际建模效果进行了展示和验证。     

基于GPU的三维地下管网实时构建与可视化

城市地下管网是城市地下空间表达不可或缺的一部分。然而,传统基于CPU的大规模地下管线实时建模再送入显卡进行绘制的模式,效率非常低,并且在管线精细建模时,绘制帧率往往达不到实时渲染的需求。对此,本文提出了一种基于GPU的三维地下管网实时构建与可视化策略,该策略以传统二维矢量管线为数据基础,对CPU端进行实时切块,把需要实时构建的管网的管径和管线节点坐标传入GPU,利用GPU提供的几何着色器完成顶点坐标的计算、管线顶点数据自动生成及管线三角网的自动构建。实验结果表明,该策略能够在保证管网拟合逼真度的基础上达到实时构建及多尺度的表达。     

基于Skyline煤层气管网三维可视化管理系统探讨

在中石油煤层气公司韩城分公司煤层气管网精确测量数据基础上,以Skyline作为软件开发平台,以3Dmax作为三维建模软件,对地下管网、附属设施和地表三维场景进行真实建模,采用Geodatabase空间数据库管理方式,通过Arc SDE空间数据引擎对煤层气管线二三维数据进行调用,实现二三维联动的设计,采用C#面向对象编程技术,开发了煤层气管网三维可视化管理系统。该系统实现了三维视图的浏览控制、管网的统计查询以及管线分析等功能,对煤层气安全生产提供分析和决策支持。     

基于ArcGIS Engine的综合管线三维可视化研究

利用AreGIS Engine强大的三维显示和渲染功能,介绍基于AtcGIS Engine平台进行综合管线三维可视化的方法,包括直管和弯管建模.算法效率高、模拟效果好,而且建模后的数据可以保存为GeoDatabase格式,能和其他矢量、栅格数据动态叠加显示.利用该方法开发的三维综合管线系统可以与已有的二维管线系统相互兼容,实现优势互补.     

GPU ray casting method for visualizing 3D pipelines in a virtual globe

Pipelines are an important part of urban infrastructure development. As part of a virtual globe (VG), the high-efficiency and high-quality visualization of 3D large-scale and high-density urban pipelines is of great importance. This paper proposes a GPU-based pipeline ray casting method for the visualization of urban-scale pipelines in the framework of a VG. The method involves the initial partitioning of the pipeline data into tiles, based on the relationship between the pipeline layer scale and the discrete global grid system (DGGSs). The pipeline centerline in each tile is then segmented and encoded, and a coarser pipeline bounding volume is subsequently constructed using a geometry shader. Finally, the fine 3D pipeline is rendered using a pixel shader. The results of the experimental implementation of the proposed method show that it satisfies the requirements for the multiscale visualization of pipelines in a VG. Moreover, compared with the traditional polygon-based method, the method facilitates a 20% increase in rendering frame rate for the same pixel level accuracy display effect. It also enables the visualization of the thickness of the 3D pipeline without any obvious effect on the rendering efficiency.     

A study-based ranking of LiDAR data visualization schemes aided by georectified aerial images

Light Detection and Ranging (LiDAR) collects dense 3D topographic information in the form of points. LiDAR data can be displayed either through direct rendering of the point cloud or by generalizing features extracted through classification or segmentation. We are working in the domain of visualizing LiDAR data sets and have developed certain pipelines for visualization. These pipelines have been presented elsewhere. We present a technique for the evaluation of visualization schemes for LiDAR data, by conducting a visualization experience survey for 13 pre-processing and visualization schemes where 60 participants rated these schemes on a 10 point scale on a questionnaire. The paper establishes a ranking for the different visualization schemes described herein. Finally, this paper establishes that our heuristic-based algorithm (presented elsewhere) performs almost equal to a classification-based visualization pipeline made using professional software. We believe that the presented technique can be used to assess other geospatial visualization schemes.     

基于GIS的供水管网管理与服务系统

现有的大多数管网信息系统仅仅局限于管网信息管理或者是管网信息服务,同时管网的三维可视化能力较弱。为了实现管网信息的综合管理和服务,作者提出一个基于C/S与B/S相结合的供水管网管理与服务的计算机应用解决方案,该方案以组件式G IS实现管网信息管理,以W ebG IS实现管网信息服务,同时基于Java3D实现管网信息的三维浏览和信息查询,实现了管网信息的综合管理和服务。本文以某园区供水管网管理与服务系统的建设为例,对系统的结构与功能,数据库设计、空间数据组织以及系统开发与集成模式等方面进行了探讨。该系统从应用角度为城市地下管网的管理和服务提供了一个可行的解决方案。     

Cartography-Oriented Design of 3D Geospatial Information Visualization – Overview and Techniques

In economy, society and personal life map-based interactive geospatial visualization becomes a natural element of a growing number of applications and systems. The visualization of 3D geospatial information, however, raises the question how to represent the information in an effective way. Considerable research has been done in technology-driven directions in the fields of cartography and computer graphics (e.g., design principles, visualization techniques). Here, non-photorealistic rendering (NPR) represents a promising visualization category – situated between both fields – that offers a large number of degrees for the cartography-oriented visual design of complex 2D and 3D geospatial information for a given application context. Still today, however, specifications and techniques for mapping cartographic design principles to the state-of-the-art rendering pipeline of 3D computer graphics remain to be explored. This paper revisits cartographic design principles for 3D geospatial visualization and introduces an extended 3D semiotic model that complies with the general, interactive visualization pipeline. Based on this model, we propose NPR techniques to interactively synthesize cartographic renditions of basic feature types, such as terrain, water, and buildings. In particular, it includes a novel iconification concept to seamlessly interpolate between photorealistic and cartographic representations of 3D landmarks. Our work concludes with a discussion of open challenges in this field of research, including topics, such as user interaction and evaluation.     

地形三维场景实时变换及可视化方法研究

地形数据的三维可视化技术一直是3DGIS领域一项重要的研究技术。从地形实时渲染的需求出发,提出大地坐标系下的多分辨率地形组织模型,并对可视化过程中的坐标空间变换方法进行研究,提出一种适合大区域地形可视化的坐标空间变换方案,使可视化的三维地形场景尽可能真实反映其自然的分布形态,使影像纹理、地物与地形之间进行精确的映射与匹配。     

基于ARToolKit的地下管网增强现实研究

利用ARToolKit在室内实现了管网三维可视化的相关实验。取得了较为满意的效果。同时根据户外的实际情况，提出了以GPSRTK和INS相结合进行精确定位，以电子罗盘和倾角计相结合测定视线方向的混合注册方法，并对地下管网增强现实系统的框架及功能作了进一步的探讨。     

城市排水管网连通追踪分析算法研究与功能实现

在对城市排水管网进行形态特征分析的基础上,研究了数据结构中图的遍历算法在管网连通与追踪分析中的应用,并提出了一种反向追踪加标识字段的方案,其有效地解决了复杂网络中连通路径的显示问题,为其他网络追踪路径显示提供了参考。     

浅谈城市地下管网的三维建模及应用

本文简要介绍了地下管网三维可视化的必要性,并通过镇江新区(大港)地下管线的三维建模,简述了三维仿真管线系统在城市规划建设管理中的应用。